Твердорастворное упрочнение

Введение элементов замещения с целью твердорастворного упрочнения приводит к появлению следующих новых слагаемых [c.92]

Твердорастворное упрочнение (Олэ). связанное, как известно [187, 218, 219], в основном с размерным несоответствием атомов легирующего элемента н матрицы и с различием их упругих постоянных, сводится к взаимодействию упругих полей дислокаций с упругими полями вокруг атомов легирующих элементов. Сила, действующая на растворенный атом со стороны упругого поля дислокации, при высоких температурах вызывает его дрейф в направлении приложенной силы. Этот дрейф представляет собой ни что иное, как релаксацию [c.92]

Негативное влияние ниобия на свойства сплавов, отмеченное в [114], по-видимому, объясняется введением в состав связки Со и Gr, которые затрудняют ее твердорастворное упрочнение карбидной составляющей. [c.82]

Сплавы на никелевой или кобальтовой основе с твердорастворным упрочнением должны свариваться относительно легко. В них не происходят фазовые изменения или реакции старения, которые обычно порождают проблемы при сварке. Тем не менее из-за широкого интервала кристаллизации, обычного для этих сплавов, горячие треш,ины и рванина нередко делают их сварку проблематичной. [c.280]

Сплав TZM рассчитан на твердорастворное упрочнение небольшими количествами циркония, титана и углерода, дисперсное упрочнение выделениями сложных Mo-Ti-Zr карбидов и на деформационное упрочнение (наклеп). Предел прочности сплава TZM вплоть до 1400 °С значительно выше, чем у других промышленных сплавов на основе молибдена по своей удельной прочности он очень неплохо выглядит среди других тугоплавких металлов (рис. 19.7) [35]. Сплав можно изготавливать методами вакуумной электродуговой плавки или порошковой металлургии. [c.307]

Сплавы В-88 и С-1 принадлежат к числу наиболее прочных ниобиевых сплавов (рис. 19.7). Твердорастворное упрочнение сплава С-103 (см. табл. 19.5), очевидно, в сильной степени зависит от содержания гафния, а дисперсное упрочнение - от содержания комплексных карбидов типа МеС. По-. крытие у него "на собственный манер", но оно работает. Таким образом, система сплава С-103 с покрытием — первая, положившая начало применению тугоплавких металлов в авиационных двигателях. Этот сплав применяют и в двигателях ракет, когда требуется умеренная прочность в диапазоне, 1093-1370 °С. [c.311]

Матрица суперсплавов всегда представляет собой плотно-упакованную аустенитную фазу с решеткой г.ц.к. Рис. 1.6 иллюстрирует область структуры г.ц.к. в трех удобных пространственных изображениях в виде простой тройной фазовой диаграммы, типичной четверной и полярной. Аустенит появляется из небольшой области г.ц.к. в системе Fe—Сг, введение никеля или кобальта приводит к расширению этой области. В большинстве случаев железо практически полностью исключают из состава сплавов. Таким образом, у истоков суперсплавов находится нержавеющая сталь. Основной вклад в уровень механической надежности сплава вносит твердорастворное упрочнение матрицы. Избранные варианты [c.25]

У кобальтовых суперсплавов микроструктура (см. гл. 5) не так сложна, как у никелевых. Сопротивление ползучести у кобальтовых сплавов зависит главным образом от твердорастворного упрочнения и от взаимодействия карбидов с дефектами решетки, — дислокациями и дефектами упаковки. Упрочняющая у -фаза в кобальтовых сплавах не образуется, но металлурги стремятся использовать различные комбинации карбидов (например, МС, М С и М зС ), пытаясь достичь такого же упрочнения. Сплавы на основе железа, созданные в 30-х гг., были аналогичны кобальтовым. Однако никелевые сплавы с высоким содержанием железа (см. гл.6) сложнее, в них образуется и у -, и у -фазы. Поэтому можно считать их никелевыми сплавами, которые сильно разбавлены железом. Таким образом, металлурги, специализирующиеся в области суперсплавов, разработали и реализовали практически ряд упрочняющих реакций. Это позволило создать сложную структуру, являющуюся продуктом взаимодействия элементов и образованную вполне самостоятельными фазами, которые по сложности не имеют себе равных. [c.30]

При анализе твердорастворного упрочнения удобно рассмотреть несколько теорий текучести в терминах влияния растворенных элементов на различные физические или кристаллографические характеристики, например на параметр кристаллической решетки и модуль упругости. [c.84]

Согласно выводам Мотта и Набарро [l] и твердорастворное упрочнение, и дисперсионное твердение можно объяснить действием внутренних напряжений, возникших в результате внедрения в упругую матрицу либо растворенных атомов, либо частиц второй фазы. В соответствии с этой моделью предел текучести т разбавленного твердого раствора можно выразить как [c.84]

Заметим, однако, что обычно количество элемента (в особенности вольфрама или молибдена, вводимого в аустенит для твердорастворного упрочнения за счет несоответствия размеров атомов в узлах кристаллической решетки, ограничено нестабильностью сплава в отношении образования С-фазы (см.гл.8). [c.86]

Не будем анализировать детально различные модели, предложенные для объяснения природы упрочнения, вызванного размерным несоответствием или установлением порядка. Вместо этого рассмотрим принципы, положенные в основу большинства этих моделей. Трактовка твердорастворного упрочнения и упрочнения за счет дисперсионного твердения [c.93]

Обеспечить твердорастворное упрочнение эг-матрицы и у -фазы. [c.172]

Химический состав кобальтовых сплавов подобен таковому главного семейства нержавеющих сталей, а роль легирующих элементов, присутствующих в наибольшей и наименьшей концентрациях, по существу, идентична для всех сплавов этой аустенитной системы. Ключевым элементом является Сг, его вводят в количестве 20—30 % (по массе), чтобы сообщить сплаву необходимое сопротивление окислению и горячей коррозии, а также некоторую степень твердорастворного упрочнения. Если стремятся обеспечить упрочнение карбидными выделениями, образующимися по реакции старения, Сг также играет ведущую роль, участвуя в образовании целой серии карбидов с различным соотношением Сг/С. Поскольку в двойной системе Со-Сг примерно при 58% (ат.) Сг образуется стабильная o -фаза, высокого содержания Сг необходимо избегать. [c.175]

Тугоплавкий элемент Re успешно использовали для твердорастворного упрочнения никелевых сплавов, однако в отношении кобальтовых сплавов эта способность Re не была изучена достаточно полно. Подобно вольфраму. Re активно растворяется в матрице, повышая температуры ликвидус и [c.176]

W Твердорастворное упрочнение Образование т.п.у.-фаз 7,5 7,0 15,0 14,0 [c.177]

Основные уравнения указанных теорий дисперсного упрочнения приведены в табл. 6. Экспериментальная проверка этих теорий затруднительна, так как необходимо четко выделить вклад дисперсного упрочнения, исключив при этом влияние таких параметров, как границы зерен, субструктура, твердорастворное упрочнение элементами замещения и элементами внедрения и т. д. Поэтому большая часть экспериментальных работ по проверке теорий дисперсного упрочнения выполнена на монокристаллах сплавов [141,146, 169]. Достаточно корректные результаты, как показано в работе [170], можно получить при исследовании некоторых поликриеталлических сплавов, например ниобиевых, механические свойства которых несущественно зависят от размера зерна и субзеренной структуры [171]. Влияние остальных факторов на предел текучести может быть сведено до минимума соот- [c.75]

Рассмотрим подробнее особенности температурной зависимости некоторых механизмов упрочнения, приведенных на схеме. Так, при твердорастворном упрочнении элементами замещения (одэ и Обп) в интер- вале 0,45—0,65Гм обычно происходит диффузионное разупрочнение <рис. 2.38, б), которое зависит от подвижности легирующих элементов в матрице [120—213]. В случае же элементов внедрения, которые также обеспечивают сильное твердорастворное упрочнение — Одэ (С, Ы, О) [197, 211], НО диффузионная подвижность которых примерно на [c.90]

Рис. 1.2. Вклад отдельных дислокационных механизмов упрочнения сплавов в уровень конструктивной прочности (соотношения предела текучести а (ад,а), (вязкости разрушения KJ и температуры вязкохрупкого перехода Оп—напряжение Пайерлса — Наббарро Од—упрочнение взаимодействием диелокаций Од(д)— упрочнение переплетением дислокаций по типу леса Пд д. я.)—упрочнение созданием полигональных ячеистых субструктур Ор— твердорастворное упрочнение, оф—упрочнение дисперсными фазами, <гз— упрочнение структурными барьерами (зернограничное у№

Твердорастворное упрочнение, один из наиболее известных И широко используемых методов, вероятно, сейчас уже исчерпало свои возможности. Действительно, преодолеть противоречие между прочностью и пластичностью путем упругих искажений матрицы невозможно. Не забывая о преимуществах легирования при созданий высококонцентрированных растворов для специальных целей (жаростойкость, антикоррозийность высокоомность и т. п.), следует считать, что перспективность создания концентрированных растворов для повышения конструктивной прочности сплавов сомнительна И может рассматриваться только на уровне микролегирования. При нанесении покрытий положительная роль твердорастворного упрочнения резко возрастает, так как любые покрытия конструируются на базе концентрированных твердых растворов, или химических соединений. [c.9]

Повышение температурных пределов применения ДКМ на основе Мо, достигается за счет введения стабильных дисперсных фаз (Zr , Ti , TiN и др.) в сочетании с твердорастворным упрочнением ДКМ получают методами дуговой или плазменно-дуговой плавки. Добавки упрочняющих оксидов (2Ю2, ТЬОгИ др.) вводят в молибден методами механического смешивания, химического осаждения и внутреннего окисления. Установлено, что дисперсные частицы Zr02, введенные методом химического осаждения в активный порошок юлибдена, оказывают значительное антирекристаллизационное влияние при спекании. [c.121]

Вольфрам представляет большой интерес для техники, как основа конструкционных материалов, работающих при температурах выше 2273К, Дисперсное упрочнение южет быть осуществлено карбидами, нитридами и оксидами. Присутствие дисперсных частиц стабилизирует структуру, повышает температуру начала рекристаллизации вольфрама и обеспечивает высокие механические свойства. Наиболее эффективно повышают прочностные свойства вольфрама дисперсные карбидьг Упрочнение карбидами применяют в сочетании с твердорастворным упрочнением за счет легирования рением, ниобием, танталом, молибденом. [c.122]

В этих сплавах с ростом содержания нитрида титана наблюдается увеличение твердости, которое объясняется уменьшением размера карбидного эерна и твердорастворным упрочнением связующей фазы. Начальное уменьшение предела прочности при изгибе твердого сштава на [c.87]

Улучшение механических и режущих свойств сплава Ti -Ni-Mo с введением в его состав нитрида щтана и дополнительного по сравнению со стехиометрическим соотношением углерода происходит в результате твердорастворного упрочнения связующей фазы молибденом, растворимость которого возрастает. [c.90]

Мо, W и Та активно используют в суперсплавах на никелевой и на кобальтовой основах в качестве упрочняющих элементов, принимающих участие в образовании г -фазы, карбидов. и в твердорастворном упрочнении. Другие тугоплавкие элементы, такие как Nb, Hf и Zr, также используют в целях упрочнения, в том числе за счет образования фазы NijNb. [c.31]

В результате электрошлакового переплава получают слитки размером от 30 до 76 см. Возможны слитки и некруглого сечения, например слябы сечением 30x122 см. Эта возможность относится к числу главных достоинств данного способа переплава, поскольку плоские слитки удобнее при производстве суперсплавов в виде листа и полос. Многие виды изделий плоского проката из суперсплавов стандартно производят после электрошлакового переплава. Для большинства этих видов продукции используют суперсплавы с твердорастворным упрочнением. [c.154]

Изготовители суперсплавов хорошо понимают, что для придания материалам качеств, удовлетворяющих сегодняшний рынок, необходимо комбинировать процессы выплавки. В силу сложившихся обстоятельств на комбинации процессов вакуумной индукционной выплавки и вакуумно-дугового переплава остановился выбор в Соединенных Штатах. Комбинацией вакуумной индукционной выплавки с процессом электрошлакового переплава завершился поиск путей производства суперсплавов с твердорастворным упрочнением. Появление дефекта в виде белых пятен в материалах вакуумной индукционной выплавки с вакуумно-дуговым переплавом и накопление сведений о влиянии неметаллических включений на качество продукции привело к производству материалов "тройной выплавки эти материалы предназначались для использования в высокоответственных деталях — дисках турбины высокого давления [7]. Три процесса были скомбинированы в последовательности вакуумная индукционная выплавка - электро-шлаковый переплав — вакуумно-дуговой переплав цель комбинации — свести к минимуму уровень загрязненности по включениям и, может быть, избавиться от белых пятен. Задача была решена в разумных пределах, получили материал со сниженной загрязненностью и улучшенными характеристиками малоцикловой усталости. Стоимость материала "тройной выплавки ограничила масштабы его применения. [c.159]

Общее признание, которым пользуется процесс вакуумно-дугового переплава, заставит продолжать его применение для производства слитков с контролируемой структурой и минимальным уровнем ликвации. Хорошо известные возможности этого процесса будут возрастать, коль скоро улучшится качество задаваемых электродов последние могут поступать после обработки методами электрощла-кового переплава или электронно-лучевого переплава на холодном поду. Сам по себе процесс электрошлакового переплава обладает возможностями, позволяющими ему конкурировать в производстве суперсплавов с процессом вакуумнодугового переплава. В настоящее время процесс электрошлакового переплава широко применяют для производства суперсплавов с твердорастворным упрочнением. Ои является мощным средством для снижения загрязненности и других дефектов слитка, поэтому в самом близком будущем появятся программы его дальнейшего значительного усовершенствования и развития. [c.161]

Тантал. Сплавы на основе тантала также технологичны и перспективны как высокопрочные материалы, однако их раз- I работка сдерживается высокими стоимостью и плотностью, а i также дефицитностью. Твердорастворное упрочнение тантала элементами замеш,ения в основном носит такой же характер, как и в сплавах ниобия. Так как вольфрам оказывает более i сильное упрочняюш,ее воздействие, чем молибден, то во все сплавы тантала добавляют 7-10 % W. Сплавы Т-111 I (рис. 19.7) и Т-222 представляют собой легированные гаф- нием модификации сплава Ta-lOW (с углеродом), имеюш,ие приблизительно такую же технологичность. Для эксплуатации >482 °С в окислительной среде танталовые сплавы нуждаются в заш,итном покрытии. Широкое распространение тантал получил в качестве материала для конденсаторов, а в силу высокой коррозионной стойкости в кислотах и других химических реагентах его применяют в соответствуюш,их областях промышленного производства. [c.312]

По химическому составу коррозионно-стойкие суперсплавы - это системы на никелевой основе с 20 % Сг, значительным количеством Мо и/или W и незначительным - А1 и Ti, поскольку высокотемпературная прочность для этих сплавов — не первоочередное требование. Снижать содержание элементов, образующих у -фазу, необходимо, чтобы облегчить сваривание плит, листов и различных турбинных деталей, изготовленных теми же высококачественными методами выплавки и горячей обработки давлением, что и детали из жаропрочных сллавов с высоким содержанием зг -фазы. Присутствие Мо и/или W дает некоторое твердорастворное упрочнение и значительно повышает стойкость против "влажной" коррозии в срезах более разнообразных, чем в присутствии одного только Сг. Примером промышленных сплавов такого рода являются Hasteloy В-2 (28 % Мо), Hasteloy [c.38]

К сожалению, уравнение (3.1) дает завышенные оценки твердорастворного упрочнения. Между напряжением течения и изменением параметра решетки любого бинарного твердого раствора (рис.3.1) существует линейная зависимость. В то же время, как показали Пелу и Грант [2], изменение предела текучести различных бинарных растворов на никелевой основе не является функцией только параметра решетки, но зависит непосредственно от положения растворенного элемента в Периодической системе Менделеева. Символом обозначено количество электронных вакансий в третьей электронной оболочке у элементов первого длинного периода. Для одного и того же уровня искажений кристаллической решетки упрочнение тем выше, чем больше различаются по [c.85]

Этот раздел посвящен свойствам сплавов, упрочненных исключительно выделениями у -фазы, и демонстрирует зависимость экспериментально определенных значений прочности от таких разнообразных факторов, как объемная доля / выделений у -фазы, радиус ее частиц, твердорастворное упрочнение у- и у -фаз, присутствие у -фазы в сверхмелко-дисперсном состоянии. [c.90]

Твердорастворное упрочнение, вызванное перечисленными элементами, сохраняется вплоть до высоких температур. Однако выше 0,6Г л> т.е. в области высокотемпературной ползучести, упрочнение у-фазы зависит от скорости диффузии. В этом смысле можно полагать, что медленно диффундирующие Мо и W окажутся наиболее мощными урочнителями. Зарегистрировано и некоторое побочное благотворное влияние Мо и W на скорость Диффузии [12] их введение в сплав Ni-22 r-2,8Ti-3,lAI сопровождалось замедлением диффузии Ti и Сг при 900 °С. [c.136]

Поскольку первые анализы у -фазы свидетельствовали о низкой склонности Мо и W занимать место в ее решетке, возникло мнение об их участии только в образовании карбидов и твердорастворном упрочнении. Однако последующие работы показали, что этот вывод может оказаться ошибочным [18]. Например (см. табл. 4.2), у -фаза, извлеченная из сплава MAR-M 200, в котором по номиналу 4 % (ат.) W и 0,6 % (ат.) Nb, содержит 3,2 % (ат.) W и 0,5 % (ат.) Nb. Ясно, что значительная часть W в этом сплаве входит в состав у -фазы. Аналогичную картину демонстрируют и другие данные табл. 4.2. Тантал не упомянут в этой таблице, однако он также активно внедряется в состав у -фазы, что особенно важно для формирования структуры и свойств мо-нокристаллических сплавов. [c.140]

На свойства сплава. с-фаза оказывает специфическое вредное влияние. Ее "физическая" твердость и пластинчатая форма - превосходный повод для возникновения и распространения трещины, приводящих к низкотемпературному хрупкому разрушению, как это происходит у содержащих с-фазу нержавеющих сталей. Но еще более тяжкие последствия связаны с ее влиянием на длительную прочность при повышенных температурах с-фаза отличается высокой концентрацией тугоплавких элементов, "высосанных" ею из -матрицы суперсплава, а это приводит к утрате твердорастворного упрочнения. Кроме того, высокотемпературное замедленное разрушение может охотнее возникать вдоль пластин с-фазы ("меж-сигмафазное" разрушение) и сопровождаться жестокими потерями долговечности сплава. Впервые эте было продемонстри- [c.154]

I — взаимодействие дислокаций с выделениями у -фазы 2 — химические реакции позволяют выявлять границы зерен 3 — -> у -фаза присутствует в виде мелкодисперсных выделений (для работы при пониженных температурах) 4 — карбидное уп-OJ рочнение границ зерен 5 — твердорастворное упрочнение [c.173]

Тугоплавкие элементы Мо и W используют главным образом для твердорастворного упрочнения деформируемых и литейных Со сплавов, тогда как элементы с меньшей растворимостью, Та, Nb, Zr и Hf, обычно эффективнее в качестве карбидооб-разователей. Типичное содержание W составляет 11 % (по массе) в литейных сплавах (W1—52) и 15 % (по массе) в деформируемых сплавах (L-605). Но с разработкой сплавов семейства Со—25W—lZr-lTi-0,5 для низковакуумного применения в условиях космоса [2] подходы несколько изменились. Сг исключили за ненадобностью противоокислительных качеств и в связи с высокой летучестью при высоких температурах. В жаропрочных листовых сплавах ММ-918 и S-57 вместо W успешно использовали Та, при этом произошло и некоторое повышение стойкости против окисления. [c.176]

В то время, как большинство современных кобальтовых сплавов в качестве основного элемента для твердорастворного упрочнения содержат W, в наклепываемые сплавы Multiphase с этой целью вводят исключительно добавки Мо в количестве до 10 % (по массе) [З]. Ниже этот подход будет рассмотрен более широко. Было показано [4], что у литейных сплавов, таких как FSX-414 и ММ-509, замена W на эквивалентные по атомной концентрации добавки Мо повышает характеристики пластичности при кратковременном растяжении и испытании на длительную прочность (то и другое при повышенных температурах) без уменьшения прочности. Кроме того, происходит снижение цены и плотности (при небольшом изменении коэффициента термического расширения и микроструктуры). Правда, добавки Мо вызывают легкое снижение температур ликвидус и солидус с расширением полного интервала кристаллизации, что приводит к некоторому изменению в морфологии карбидных выделений и образованию дополнительного количества эвтектического карбида. [c.176]

Механизмы упрочнения, которые реализуют в кобальтовых сплавах, зиждутся на тщательно соразмеренном соотношении вклада тугоплавких легирующих элементов в твердорастворное и в карбидное упрочнение. И тот и другой вид упрочнения необходим для обеспечения высокотемпературной длительной и усталостной прочности. Карбидные выделения в сильной степени подавляют зернограничное проскальзывание и рост зерен, а также снижают дислокационную подвижность. В интервале 538-816 °С вдоль дефектов упаковки и в зоне их взаимного пересечения происходит активное образование мелкодисперсных вторичных выделений Mjj j, оказывающих сильное разнонаправленное влияние на прочность и пластичность. Зернограничные карбидные выделения подавляют зернограничное проскальзывание при Т>982 °С. Роль твердорастворного упрочнения при участии тугоплавких легирующих элементов возрастает, коль скоро упрочняющее влияние внутризеренных карбидных выделений снижается в результате их срастания. [c.206]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...